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浏览器根据 URL 请求页面过程

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输入一条 URL 到显示页面的整个网络通信过程就是当前 http 通信的原理，本文对整个流程进行详细的解释说明。

根据 URL 请求页面过程

过程概述

大概流程如下：

  1. 浏览器查找域名对应的 IP 地址；
  2. 浏览器根据 IP 地址与服务器建立 socket 连接；
  3. 浏览器与服务器通信： 浏览器请求，服务器处理请求；
  4. 浏览器与服务器断开连接。

根据域名查找 IP 地址

概念解释

  • IP 地址：IP 协议为互联网上的每一个网络和每一台主机分配的一个逻辑地址。IP 地址如同门牌号码，通过 IP 地址才能确定一台主机位置。服务器本质也是一台主机，想要访问某个服务器，必须先知道它的 IP 地址；
  • 域名：IP 地址由四个数字组成，中间用点号连接，在使用过程中难记忆且易输入错误，所以用我们熟悉的字母和数字组合来代替纯数字的 IP 地址，比如我们只会记住 www.baidu.com（百度域名） 而不是 220.181.112.244（百度的其中一个 IP 地址）；
  • DNS（域名服务器）： 每个域名都对应一个或多个提供相同服务服务器的 IP 地址，只有知道服务器 IP 地址才能建立连接，所以需要通过 DNS 把域名解析成一个 IP 地址。

知道了上面的概念，大概就知道了想要获得服务器的门牌号码，需要先将域名转换成 IP 地址。转换过程如下（以查询 www.baidu.com 的 IP 地址为例，其中2、3、4步均在上一步未查询成功的情况下进行）：

查找过程

典型的域名查找过程如下：

  1. 浏览器搜索自己的 DNS 缓存（维护一张域名与 IP 地址的对应表）；
  2. 搜索操作系统中的 DNS 缓存（维护一张域名与 IP 地址的对应表）；
  3. 搜索操作系统的 hosts 文件（ Windows 环境下，维护一张域名与 IP 地址的对应表）；
  4. 操作系统将域名发送至 LDNS（本地区域名服务器，如果你在学校接入互联网，则 LDNS 服务器就在学校，如果通过电信接入互联网，则 LDNS 服务器就在你当地的电信那里。）LDNS 查询 自己的 DNS 缓存（一般查找成功率在 80% 左右），查找成功则返回结果，失败则发起一个迭代 DNS 解析请求；
  5. LDNS 将得到的 IP 地址返回给操作系统，同时自己也将 IP 地址缓存起来；
  6. 操作系统将 IP 地址返回给浏览器，同时自己也将 IP 地址缓存起来；
  7. 至此，浏览器已经得到了域名对应的 IP 地址。

其中 LDNS 解析过程如下：
4.1 LDNS 向 Root Name Server （根域名服务器，其虽然没有每个域名的的具体信息，但存储了负责每个域，如 com、net、org等的解析的顶级域名服务器的地址）发起请求，此处，Root Name Server 返回 com 域的顶级域名服务器的地址；
4.2 LDNS 向 com 域的顶级域名服务器发起请求，返回 baidu.com 域名服务器地址；
4.3 LDNS 向 baidu.com 域名服务器发起请求，得到 www.baidu.com 的 IP 地址；

补充说明

  • 域名与 URL 是两个概念：域名是一台或一组服务器的名称，用来确定服务器在 Internet 上的位置；URL 是统一资源定位符，用来确定某一个文件的具体位置，例如，murphypei.tech 是域名，根据这个域名可以找到服务器， /2017/03/20/url-web/ 是 URL，可以在这个服务器上找到这篇博客；
  • IP 地址与域名不是一一对应的关系：可以把多个提供相同服务的服务器 IP 设置为同一个域名，但在同一时刻一个域名只能解析出一个 IP地址；同时，一个 IP 地址可以绑定多个域名，数量不限；

建立连接—三次握手

知道了服务器的 IP 地址，下面便开始与服务器建立连接了。通俗地讲，通信连接的建立需要经历以下三个过程：

  1. 主机向服务器发送一个建立连接的请求；
  2. 服务器接到请求后发送同意连接的信号；
  3. 主机接到同意连接的信号后，再次向服务器发送了确认信号，自此，主机与服务器两者建立了连接。

补充说明

TCP 协议：三次握手的过程采用 TCP 协议，其可以保证信息传输的可靠性，三次握手过程中，若一方收不到确认信号，协议会要求重新发送信号。前两次握手表明客户端发送的数据能够被服务器收到，而第三次握手表明服务器发送的数据也能够被客户端收到。第三次握手还有一个作用就是防止已经失效的连接请求又发送数据到服务端，服务端可以通过是否收到第三次握手的确认信息来判断收到的连接请求是否有效。

网页请求与显示

当服务器与主机建立了连接之后，下面主机便与服务器进行通信。网页请求是一个单向请求的过程，即是一个主机向服务器请求数据，服务器返回相应的数据的过程。

  1. 浏览器根据 URL 内容生成 HTTP 请求，请求中包含请求文件的位置、请求文件的方式等等；
  2. 服务器接到请求后，会根据 HTTP 请求中的内容来决定如何获取相应的 HTML 文件；
  3. 服务器将得到的 HTML 文件发送给浏览器；
  4. 在浏览器还没有完全接收 HTML 文件时便开始渲染、显示网页；
  5. 在执行 HTML 中代码时，根据需要，浏览器会继续请求图片、CSS、JavsScript 等文件，过程同请求 HTML ；

断开连接—四次挥手

  1. 主机向服务器发送一个断开连接的请求；
  2. 服务器接到请求后发送确认收到请求的信号；
  3. 服务器向主机发送断开通知；
  4. 主机接到断开通知后断开连接并反馈一个确认信号，服务器收到确认信号后断开连接；

补充说明

  • 为什么服务器在接到断开请求时不立即同意断开：因为TCP服务器是全双工的，收到 FIN 表明对方没有数据再发过来，但是自己还可以发送数据。当服务器收到断开连接的请求时，可能仍然有数据未发送完毕，所有服务器先发送确认信号，等所有数据发送完毕后再同意断开。
  • 第四次握手后，主机发送确认信号后并没有立即断开连接，而是等待了 2 个报文传送周期，原因是：如果第四次握手的确认信息丢失，服务器将会重新发送第三次握手的断开连接的信号，而服务器发觉丢包与重新发送的断开连接到达主机的时间正好为 2 个报文传输周期。